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¿Qué es el empuje vectorial?

Vectorización de empuje es una forma de actitud o de control direccional que se pueden diseñar en cualquier vehículo capaz de moverse en tres dimensiones a través de empuje potencia, como una aeronave, nave, o vehículo subacuático sumergido. La tendencia de un vehículo propulsado por los motores de cohetes o de chorro es mover en una dirección exactamente opuesta a la de los gases de escape que sale de la boquilla de empuje que mira hacia atrás. Cuando este impulso se canaliza para salir del vehículo en un ángulo diferente que el ángulo del vehículo en referencia al horizonte o su dirección prevista de viaje, que puede ayudar en los giros rápidos en lugar de simplemente confiar en superficies de control aerodinámico o romper cohetes en las naves espaciales para hacerlo.

Varios aviones avanzados utilizan actualmente empuje vectorial a partir de 2011 incluyendo el ruso Sukhoi SU-30 MKI que también ha sido vendido a la India, el caza F-22 Raptor desplegado por la Fuerza Aérea de Estados Unidos, y la EF o Eurofighter 2000 construido para el servicio militar en el Reino Unido, Alemania, Italia y España. El chorro de AV-8B Harrier II es también un ejemplo de un empuje vectorial aviones que fue desarrollado originalmente en el Reino Unido y ha estado en operación desde 1981 por varios Organización del Tratado del Atlántico Norte (OTAN) naciones participantes, entre ellos España, Italia y los EE.UU. . Los Estados Unidos e Israel también trabajaron en un programa para el avión de combate F-16 conocido como multi-eje de empuje vectorial (MATV) a principios de 1990.

Vectorización de empuje también se ha utilizado en varios sistemas de cohetes y naves espaciales con ejemplos recientes notables en el siglo 21, el de la cohete japonés Mu y la Agencia Espacial Europea (ESA) Misiones Pequeñas para la Investigación Avanzada y Tecnología (SMART-1) misión a la Luna lanzado en 2005. Los sistemas anteriores que han utilizado empuje vectorial incluir el transbordador espacial de Estados Unidos, así como los EE.UU. Saturno cohetes V luna de la década de 1960. Varios sistemas estratégicos de misiles nucleares en los EE.UU. también son conocidos por emplear la tecnología, incluyendo el Minuteman II misil terrestre balístico intercontinental (ICBM) y submarinas lanzado misiles balísticos (SLBM) desplegado en los submarinos nucleares.

Se han adoptado varios enfoques diferentes para lograr el control del vector de empuje. Con aeronave, un enfoque típico es atar el movimiento de la tobera de escape en los controles del piloto de modo que, no sólo hacer superficies de la aeronave como el timón y los alerones responder a sus cambios vector, pero la tobera de escape se mueve en tándem con ellos. En los EE.UU. F-22, la tobera de escape tiene la libertad de movimiento dentro de un rango de 20 grados, lo que da la aeronave una mayor velocidad de balanceo de 50%. Velocidad de balanceo es la capacidad de la aeronave se desvíe en el tono - arriba y abajo - o de guiñada - izquierda y derecha - a partir de su eje central del movimiento durante el vuelo. El ruso SU-30 MKI tiene una tobera de escape que puede girar 32 grados en el plano horizontal y 15 grados en la vertical, lo que permite que la aeronave para realizar maniobras bancarias de alta velocidad en 3-4 segundos a velocidades de aire de alrededor de 217 hasta 249 millas por hora (350 a 400 kilómetros por hora).

En la nave espacial o de los cohetes, vectorización de empuje puede consistir en mover todo el conjunto motor dentro de la caja del vehículo, conocido como gimballing, que se hizo con el cohete estadounidense Saturno V, o componentes clave del sistema de escape puede ser movido en tándem. Motores de cohetes de propulsante sólido como el Mu vehículo de lanzamiento espacial japonesa no pueden alterar la dirección del combustible de empuje, por lo que en lugar inyectar un fluido de enfriamiento a lo largo de un lado de la tobera de escape que obliga gas de escape caliente para salir en el lado opuesto para proporcionar un efecto de vectorización . Esto también se hace en el misil Minuteman II de combustible sólido desplegado por los EE.UU., donde el uso de su combustible líquido Trident SLBM un sistema hidráulico para mover la propia boquilla.

En la nave espacial destinada a dejar así de la Tierra la gravedad, a menudo el principal motor de empuje se separa de los cohetes de control de actitud o de empuje vectorial sistemas, y cada sistema puede utilizar diferentes tipos de métodos de propulsión y combustibles. Se han hecho intentos en misiones espaciales a partir de la 21-principios del siglo st para atar estos dos sistemas de propulsión juntos en un comúnmente alimentado uno. En la misión de la ESA SMART-1, esto se conoce como un diseño totalmente eléctrica para la operación conjunta, denominado el sistema de control de actitud y órbita (AOCS). La Luna Orbiter Europea de Estudiantes (ESMO), prevista para el lanzamiento entre 2014 a 2015 también utiliza empuje vectorial como parte de un sistema de propulsión iónica sofisticado.

  • Orbitadores del transbordador espacial utilizan cardanes para vector el empuje de sus motores principales durante el lanzamiento.
  • Vectorización de empuje permite que el Lockheed Martin F-22 Raptor para hacer vueltas en un ángulo extremadamente alto de ataque.